铸铁拉伸时表现为脆断,主要与其材料特性和力学行为有关,具体原因如下:
材料脆性本质
铸铁属于脆性材料,其内部存在大量石墨片和晶界缺陷,导致抗拉强度低、延伸率极小。在拉伸过程中,应力迅速超过其抗拉极限,未经历明显的塑性变形即发生断裂。
应力集中与脆性断裂机制
最大拉应力主导 :铸铁拉伸破坏沿与应力方向垂直的最小截面(横截面)发生,由最大拉应力直接引发脆性断裂。 - 石墨片的影响 :石墨片在拉应力作用下产生拉应力集中,加速裂纹扩展,最终导致突然断裂。
缺乏塑性变形特征
铸铁在弹性阶段直接过渡到断裂,未经历屈服、颈缩等塑性变形阶段。其断口呈垂直于应力方向的平齐闪光结晶状,断面粗糙且呈凹凸颗粒状。
环境与加载条件的影响
温度与杂质 :高碳、硫、磷含量会进一步降低铸铁的塑性,增加脆性断裂风险。 - 加载方式 :轴向拉伸时,端部约束产生的附加拉应力会加剧脆性破坏。
综上,铸铁的脆断特性由其脆性材料本质、内部结构缺陷及应力集中共同作用的结果,需通过合理设计(如避免应力集中、控制杂质含量)降低脆性风险。